大豆光合特性对大气CO2浓度升高的响应

通过不同CO2浓度处理的大豆实验观测,分析了大豆叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶绿素含量等光合特性对大气CO2增加的响应,探讨了未来高CO2水平下水分利用效率的变化趋势。结果表明,高CO2浓度下,大豆开花期叶片光合午休现象得到缓解和消除,净光合速率提高19.4%~33.0%。大豆蒸腾速率随大气CO2浓度升高而下降。大气CO2增加促使大豆水分利用效率提高,在不同生育期提高幅度不同,表明为分枝期、开花期较大,结荚期、鼓粒期较小。在大气CO2增加情景下,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量均有增加的趋势,分别提高8.6%~11.6%,13.8%~20.0%和9.9%~13.8%。但叶绿素a与叶绿素b的比值则下降。     

自由大气CO2浓度升高对夏大豆光合色素含量和光合作用的影响

研究大气CO2浓度升高对大豆光合指标的影响,有助于了解未来气候变化后大豆光合生理的变化。利用开放式自由大气CO2浓度富集系统(Free Air CO2 Enrichment)在高CO2浓度（550±60 μmol/mol左右）和对照大气CO2浓度（平均389±40 μmol/mol左右）及2种施氮水平下种植‘中黄35’和‘中黄13’大豆品种,测定了2个大豆品种的叶绿素、类胡萝卜素含量及光合作用的变化。结果表明：CO2浓度升高对大豆功能叶光合色素含量的影响存在品种差异,初花期‘中黄13’光合色素含量变化不显著,但在盛荚期光合色素显著下降,且在低肥处理下更明显,对‘中黄35’没有影响。大气CO2浓度升高后,2个品种大豆净光合速率均明显升高,气孔导度下降。大豆净光合速率提高将促使作物积累更多的有机物,有利于作物生物量和产量的提高。气孔导度下降可能会使作物蒸腾作用减弱,有利于作物水分利用率的提高。     

大豆根系生理特性对大气二氧化碳浓度升高的反应

制作开顶式气室控制CO2浓度,对盆栽大豆进行试验测定,分析了大豆根系生理特征在CO2浓度升高条件下的变化.结果表明：随着CO2浓度的升高,大豆根系生长受到明显促进,根系更加发达,表现为根系体积、生物量以及根冠比的显著提高,主根长度、直径和侧根密度亦呈增加趋势.CO2浓度为450μmol/mol、550μmol/mol、650μmol/mol和750μmol/mol时,与CO2本底浓度相比,大豆根系体积在苗期增加10.2%～36.7%,在开花期提高13.2%～34.7%,鼓粒期增幅达13.9%～49.4%,根系干重的提高幅度与根体积增幅基本一致,根冠比随CO2浓度升高而加大.同时,高CO2条件还促进了根系活跃吸收面积的增加和根系活力的加强,根系活跃吸收面积的增大在开花期较为显著,增幅为6.9%～29.9%,根系活力在开花期和鼓粒期增幅较大,分别提高6.8%～25.0%和7.2%～24.4%.     

大豆根系生长及生理特性对大气CO2浓度升高的反应

制作开顶式气室控制CO2浓度，对盆栽大豆进行试验测定，分析了大豆根系生长和生理特征在CO2浓度升高条下的变化。结果表明，随着CO2浓度的升高，大豆根系生长受到明显促进，根系更加发达，表现为根系体积、生物量以根冠比的显著提高，主根长度、直径和侧根密度亦呈增加趋势。CO2浓度为450、550、650和750μmol/mol时，与CO2本浓度相比，大豆苗期根系体积增加10．2％～36．7％，开花期提高13．2％～34．7％，鼓粒期增幅达13．9％～49．4％。根干重的提高幅度与根体积增幅基本一致，根冠比随CO2浓度升高而加大。同时，高浓度CO2条件还促进了根系活跃吸面积的增加和根系活力的加强，根系活跃吸收面积的增大在开花期较为显著，增幅为6．9％-29．9％，根系活力在开期和鼓粒期增幅较大，分别提高6．8％-25．0％和7．2％-24．4％。件及底系收花     

大气CO2浓度升高对大豆生长和产量的影响

通过开顶式气室控制大气CO2浓度,对大豆生长和产量指标进行实验测定,研究了大气CO2浓度升高对大豆株高、茎粗、叶片性状和产量构成因素的影响,分析了未来高CO2条件下大豆生长和产量的变化趋势。结果表明,与背景大气CO2浓度350μmol/mol相比,大气CO2浓度为550和750μmol/mol时,大豆株高分别提高15.74%和21.57%,茎粗则增加8.62%和13.79%。大豆比叶重在不同生育期平均提高3.50%和7.25%,大豆鼓粒期叶面积增加7.27%和14.08%,叶绿素含量提高7.10%和11.42%。高CO2浓度对大豆产量各构成因子的贡献存在差异,对单株荚数提高幅度较大,分别为6.87%和11.61%,促使产量增加15.19%和29.10%。     

大气CO2浓度升高对夏大豆叶片生理生化性状的影响

研究大气CO2浓度升高对大豆生化指标的影响,有助于人们了解未来气候变化引起的大豆生理的变化。本研究利用FACE(Free Air CO2Enrichment)系统,在大田条件进行了夏大豆叶片中可溶性糖含量,蛋白质含量和SOD、POD活性变化受CO2浓度升高影响的试验。研究表明:大气CO2浓度升高后,夏大豆叶片中可溶性糖含量没有显著变化。蛋白含量和SOD、POD活性不同品种间有所差异。中黄13在开花期蛋白含量增加44.20%,中黄35在鼓粒期蛋白含量增加49.31%;中黄13在开花期SOD、POD活性分别降低17.35%,27.26%,在结荚期SOD活性下降22.38%,中黄35在鼓粒期SOD、POD活性分别降低50.85%,47.47%。这些结果说明,在大气CO2浓度升高下夏大豆叶片蛋白质代谢能力可能提高,但抗性降低,中黄35抗性下降幅度较中黄13大。     

CO2浓度升高对旱胁迫下蚕豆光合作用和抗氧化能力的影响

在CO2浓度分别为当今CO2浓度（350μmol mol^-1）和倍增浓度（700μmol mol^-1）的两个开顶式生长室内，研究分析了干旱胁迫下蚕豆（Vicia faba L.)植株的生长情况，光合作用和抗氧化酶活性等生理指标的变化。实验结果表明，CO2浓度倍增条件下，蚕豆的株高增加，光合速率显著提高，蒸腾速率降低，气孔阻力增大，水分利用效率得以较大程度是提高；此外，倍增CO2浓度下，受到干旱胁迫的植株其叶片中CAT，SOD，GR的活性及叶绿素，类胡萝卜素，可溶性总糖的含量与水分充足条件下相比无明显变化，POD的活性甚至低于水分充足条件下，而高CO2／干旱胁迫下,蚕豆叶片中MDA含量显著低于当今CO2／干旱胁迫下，表明高CO2对干旱胁迫所造成的氧化损佃具有一定的改善作用。因此，CO2浓度升高可能对增强植物的抗逆能力有利。     

灌溉春玉米大喇叭口期光合特性及水分利用效率研究

为了寻求在气候变化过程中保持作物产量不断增长,提高作物水分利用效率的地面灌溉节水与生物节水综合配套技术。通过分期播种和不同灌溉方式对大田春玉米进行试验,采用LI-6400便携式光合仪测定了石羊河流域灌溉区环境因子和春玉米大喇叭口期叶片光合生理指标和水分利用效率,分析了不同播期和不同灌溉方式对春玉米光合参数和水分利用效率的影响。结果表明：滴灌、喷灌和漫灌3种灌溉方式中滴灌最有利于提高春玉米叶片的净光合速率（提高10%~21%）、气孔导度（提高33%~43%）和作物水分利用效率（提高12%~20%）。方差分析表明,不同播期对春玉米叶片净光合速率、气孔导度和水分利用效率影响较小,但第二播期的净光合速率较第一、三播期提高10%~20%、蒸腾速率提高20%~28%、气孔导度提高20%~28%。通过显著性相关分析,空气温度、大气CO2浓度和光合有效辐射是影响滴灌叶片光合参数的主要环境因子,相关系数达0.810~0.986(P<0.05)。光合有效辐射和大气CO2浓度是影响喷灌叶片光合参数的主要环境因子,相关系数达0.850~0.980(P<0.05)。空气湿度、温度和大气CO2浓度是影响漫灌光合参数和水分利用效率的主要环境因子,相关系数达0.969~0.989(P<0.05)。滴灌也是最适宜于干旱区的抗旱、节水、节肥和增产的灌溉方式,3个播期中第二播期（4月20日“谷雨”前后）是当地最适宜于地膜春玉米播种的时期。     

大豆和玉米光合速率、光能利用率对光强响应特征的差异性分析

用Michaelis-Menten方程和Dagneli方程对东北地区大豆和玉米各个生育时期光合速率、光能利用率对光强的响应特征进行了模拟研究。结果表明,两种方程均能很好地描述大豆和玉米叶片光合速率对光强的响应特征,两种方程的模拟效果是一致的,但两种方程得到的参数存在极显著差异,用Michaelis-Menten方程模拟得到的表观初始量子效率、表观最大光合速率、表观暗呼吸速率极显著大于用Dagneli方程得到的参数。但用Dagneli方程模拟得到的表观最大光合速率更接近实际,而用Michaelis-Menten方程得到的表观暗呼吸速率更接近实际。但无论用哪种方程模拟,在各个生育时期玉米的表观初始量子效率、表观最大光合速率和光能利用率均极显著高于大豆。光能利用率随着光强的增大先增大而后降低,当光强在0~2000μmol/m2/s之间时,大豆的平均光能利用率为0.0185 mol/mol,玉米为0.0281 mol /mol。光能利用率在各个生育期有一定的变异,大豆和玉米均表现出在生育前期相对较低,中期升高,后期又降低的规律。在整个生育期,玉米的光能利用率约为大豆的1.6倍。     

施肥对紫花苜蓿分枝期光合特性的影响

【目的】研究不同施肥处理对3年生紫花苜蓿分枝期净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等植物生理因子的影响。【方法】以加拿大进口紫花苜蓿品种——阿尔岗金为材料,采用美国LI-COR公司生产的LI-6400便携式光合作用测定系统进行测定。【结果】施氮10kg/hm2光合速率极显著地高于不施氮处理,施氮比不施氮光合速率高出8.07 μmolCO2/m2·s (24.05%);施氮10kg/hm2对水分利用率的提高具有明显的作用,氮磷配施效果更好,以P40N10配施效果最好,P20N10次之;施磷20kg/hm2叶片蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度都最高,分别达到了14.88mmolH2O /m2·s、1.01 cm/s和300μmol/mol【结论】苜蓿施氮10kg/hm2有助于提高分枝期叶片光合速率、水分利用效率。在施氮10kg/hm2水平下,施磷20—40kg/hm2范围内,随施磷量的增加水分利用率提高。施磷20kg/hm2对提高叶片蒸腾速率效果显著,并且能明显提高气孔导度和胞间CO2浓度。     

瞬时CO2浓度变化对杏属植物光合生理影响研究

为探讨CO2浓度瞬时变化对杏碳同化能力、水分利用能力的影响,进一步了解杏属植物在未来大气CO2浓度升高和全球变暖情况下的生长潜力和生态优势。作者利用Li-6400便携式光合测定仪对15个2年生杏品种进行瞬时CO2浓度倍降和倍升处理的光合参数测定。结果表明,瞬时CO2浓度变化显著影响杏属植物光合作用,在瞬时CO2浓度升高情况下,最大净光合速率(Amax)升高,呼吸速率(Rd)下降,光补偿点(LCP)降低,表光量子效率(AQY)提高,水分利用效率(WUE)显著增强,但光饱和点(LSP)变化不显著,不同品种Gs和Tr反应有一定差异。适当增加CO2浓度能提高杏属植物对弱光和水分的利用能力,促进光合作用,增加同化物积累,加速碳素循环。     

大气CO2浓度升高对小麦旗叶衰老和产量的影响

通过对不同大气CO2浓度水平下的小麦观测试验,研究了大气CO2增加对小麦旗叶衰老过程中丙二醛、光合色素、净光合速率的影响以及产量构成的变化。结果表明,在大气CO2含量为550和750μmol/mol时,与大气CO2背景浓度相比,小麦灌浆过程中旗叶MDA含量分别下降了6.4%~15.0%和14.1%~18.9%,叶绿素含量则平均增加11.6%和16.7%,类胡萝卜素含量也同步增加10.1%和16.9%,同时高浓度CO2促进了净光合速率的提高,平均提高幅度分别为14.9%和22.1%,明显延缓了旗叶衰老进程。CO2含量增加提高了小麦小穗数、穗粒数和千粒重,产量分别增加13.3%和21.7%。     

不同环境因子对玉米叶绿素荧光特性的影响

为了揭示玉米生态适应性,研究了不同光照时间、不同光照强度、不同二氧化碳浓度和不同水分等环境因子对玉米叶片叶绿素荧光特性的影响。荧光动力学曲线表明,随着光照时间的延长,荧光参数ETR、PhiPSⅡ、qP、NPQ等值逐渐上升并在20 min左右达到稳定,与光合同步。荧光光响应曲线表明,光照强度大于500μmol/(m2.s)时,PhiPSⅡ与PhiCO2均与光照强度呈线性负相关关系,而当光照强度小于500μmol/(m2.s)时,PhiPSⅡ与光照强度呈线性负相关关系,PhiCO2与光照强度呈线性正相关关系。说明在强光下PhiPS II所吸收的光能用于光化学反应的比例较少,而过剩的光能较多的以热的形式耗散掉了。荧光ACI曲线表明,在一定CO2浓度范围内,CO2浓度和荧光光合速率、PhiPSⅡ、PhiCO2及ETR值存在一定的正相关关系。在水分胁迫条件下,Fm、Fv/Fm、PhiPSⅡ、PhiCO2及ETR值随水分胁迫的增强而下降,而Fo和NPQ值却随水分胁迫的增强而升高,说明水分胁迫条件下光系统PSII受到了伤害,起光保护作用的热耗散提高。Fv/Fm的日间变化出现了光抑制现象,水分胁迫加重了抑制程度,恢复到正常水平的时间延长。     

CO_2浓度升高对干旱胁迫下蚕豆光合作用和抗氧化能力的影响

在 CO2 浓度分别为当今 CO2 浓度 (35 0 μmol mol-1)和倍增浓度 (70 0 μmol mol-1)的两个开顶式生长室内 ,研究分析了干旱胁迫下蚕豆 (Vicia faba L.)植株的生长情况、光合作用和抗氧化酶活性等生理指标的变化。实验结果表明 ,CO2 浓度倍增条件下 ,蚕豆的株高增加 ,光合速率显著提高 ,蒸腾速率降低 ,气孔阻力增大 ,水分利用效率得以较大程度地提高 ;此外 ,倍增 CO2 浓度下 ,受到干旱胁迫的植株其叶片中 CAT、SOD、GR的活性及叶绿素、类胡萝卜素、可溶性总糖的含量与水分充足条件下相比无明显变化 ,POD的活性甚至低于水分充足条件下。而高 CO2 /干旱胁迫下 ,蚕豆叶片中的MDA含量显著低于当今 CO2 /干旱胁迫下 ,表明高 CO2 对于干旱胁迫所造成的氧化损伤具有一定的改善作用。因此 ,CO2 浓度升高可能对增强植物的抗逆能力有利     

两种穗型冬小麦品种旗叶光合特性和水分利用对光强的响应

以超高产小麦兰考矮早八和豫麦49为材料,研究了开花期旗叶光合与水分利用对光强的响应。结果表明:开花期,随着光强的增加,旗叶光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)和水分利用率(WUE)均表现不同程度增大,超过一定的光强后反而下降;但胞间CO2浓度(Ci)随光强的增加而降低。与豫麦49相比,兰考矮早八在较高光强下旗叶仍表现出较高的光合特性与水分利用。     

花荚期土壤水分胁迫对芸豆光合生理及产量性状的影响

在芸豆开花、结荚期进行不同程度土壤水分胁迫处理,研究土壤水分亏缺对芸豆光合生理及产量性状的影响.结果表明,随着土壤水分胁迫强度的增加,叶片相对含水量下降,叶比重降低,同时,叶绿素含量和光合速率下降幅度增大.水分胁迫15d后,轻度、中度、重度水分胁迫处理的叶绿素含量分别比对照下降13.7％、28.6％、46.4％,最大光合速率下降3.9μmol/s·m2、6.2μmol/s·m2、8.1μmol/s·m2.植株生长受到抑制,各器官的光合生产量下降,地上部分(荚果、茎秆、叶片)下降幅度大于地下部分(根系),根冠比增大;同时芸豆开花数、结荚数和单荚粒数显著降低,导致产量较大幅度下降,轻度、中度、重度水分胁迫条件下,产量分别比对照下降41.29％、66.37％、85.02％.由此可见,芸豆在开花结荚期对土壤水分胁迫十分敏感,加强该期水分管理是提高芸豆产量的关键措施.     

CO2浓度升高对作物生理影响研究进展

农业是对气候变化反应最为敏感部门,CO2浓度升高又是气候变化的主要特征之一,同时CO2作为作物的光合底物,对作物的生长发育以及生理生化过程具有重要影响。气候变化对农业影响关系到国家粮食安全,明确CO2浓度升高对作物的生理影响是客观评价气候变化对作物生产影响的重要组成部分,对正确认识粮食供给能力具有重要意义。本文综述了CO2浓度升高对作物生理过程的影响,阐明了高浓度CO2对作物光合过程、蒸腾作用、水分利用效率影响的生理过程。分析认为,短期CO2浓度升高提高了作物光合作用,但持续性的高CO2浓度对光合的促进作用由于光合适应而有所减弱,CO2浓度升高使气孔开张度减小或关闭,气孔导度下降,作物蒸腾作用降低,水分利用效率提高,最后提出了目前研究中的一些不足和今后需要深入研究方向。     

杂种小麦光合特性杂种优势的日变化研究

为阐明杂种小麦光合特性杂种优势的日变化规律以及和环境因子的相互关系,本研究以普通小麦杂交种‘陕垦6号’及其亲本为材料,采用Li-6400光合作用测定仪分别测定了开花期、灌浆前期、灌浆中期、灌浆后期的光合参数,然后对各参数的杂种优势进行了计算与分析。研究表明净光合速率和气孔导度的杂种优势在开花期最弱,灌浆中期最强。在灌浆前期,净光合速率在上午为正向杂种优势,下午为负向杂种优势。气孔导度则上午为负向杂种优势,下午为正向杂种优势;蒸腾速率的杂种优势在灌浆前期最弱,灌浆中期最强。水分利用效率的杂种优势在开花期最弱,在灌浆前期表现最强,到了灌浆后期又开始下降。灰色关联度分析表明小麦光合杂种优势的主要环境影响因素是大气CO2浓度。所以宜在灌浆中期进行高光效品种的选育,可以有效的发挥小麦的光合杂种优势,同时在不同时期合理利用水分利用效率进行田间管理。     

复合群体燕麦光合特性日变化研究

研究了燕麦叶片光合日变化,结果表明,中午燕麦叶片净光合速率(Pn)明显降低(光合午休),日变化曲线呈双峰型,即在上午10:00和下午16:00净光合速率各有一个高峰,分别为17.106μmol CO2/m2/s和5.986μmol CO2/m2/s,下午的峰值低于上午.两峰之间有一低谷,最低值出现在下午14:00为1.61μmol CO2/m2/s.研究表明,各环境因子对先合速率(Pn)都有一定的影响.经相关分析发现,各环境因子与净光合速率(Pn)的相关性大小排序为:相对湿度(RH)＞田间CO2浓度(Ca)＞大气温度(Ta)＞光合有效辐射(PAR).各生理生态因子与净光合速率(Pn)的相关性大小排序为:气孔限制(Ls)＞叶片胞间CO2浓度(Ci)＞叶片胞间水分利用效率(WUE)＞气孔导度(Gs)＞蒸腾速率(Tr).研究证明了气孔中午关闭是光合午休的一个重要原因.     

甘蓝型油菜叶片和角果气体交换参数差异的比较

为探究油菜叶片与角果间光合特性的差异,以双低高油甘蓝型油菜杂交种秦优7号为材料,在不同光照、CO2浓度、温度和一日之内不同时间点等条件下比较了叶片和角果间气体交换参数的差别,结果显示:叶片和角果的气体交换参数随光强、CO2浓度、温度、一日之内时间的变化趋势基本相同。在同等光照条件下,叶片的净光合速率、气孔导度、水分利用效率和气孔限制值均高于角果,而胞间CO2浓度蒸腾速率低于角果;叶片的光饱和点、光补偿点、光呼吸速率明显比角果低,而光量子效率显著高于角果。在同等CO2浓度条件下叶片的净光合速率、水分利用效率、气孔限制值均明显高于角果,而胞间CO2浓度低于角果;叶片的CO2饱和点、CO2补偿点均比角果低,而羧化效率则显著高于角果。叶片进行光合反应的最适温度低于角果,在各自最适和相同温度范围内叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、气孔限制值均明显高于角果,而叶片的胞间CO2浓度、水分利用效率则比角果明显降低。在整个日变化范围内叶片的净光合速率、气孔导度、气孔限制值、水分利用效率明显比角果高,而叶片的胞间CO2浓度、蒸腾速率则明显比角果低。